Lepszy błąd biopaliw

Maleńki drobnoustrój znaleziony w zatoce Chesapeake jest przedmiotem intensywnych badań dla startupu biotechnologicznego w College Park, MD. Zymetys zmodyfikował genetycznie rzadką, zjadającą celulozę bakterię, aby rozkładać i przekształcać celulozę w cukry niezbędne do produkcji etanolu, a niedawno zakończyła pierwszą próbę na skalę komercyjną. Na początku tego roku firma przeprowadziła serię testów zmodyfikowanego drobnoustroju w dużych fermentorach i odkryła, że ​​była w stanie przekształcić jedną tonę błonnika celulozowego w cukier w ciągu 72 godzin. Badanie, jak twierdzą naukowcy, ilustruje potencjał organizmu w pomaganiu w taniej i wydajnej produkcji etanolu na skalę przemysłową. Zymetys pozyskuje teraz pierwszą rundę kapitału podwyższonego ryzyka, aby wprowadzić tę technologię do zastosowań komercyjnych.

Mikrob jedzący celulozę: Steve Hutcheson, prezes i CTO Zymetys, pokazuje kulturę bakterii S. degradans , znaleziono w zatoce Chesapeake ponad 20 lat temu.

Scott Laughlin, dyrektor generalny Zymetys, mówi, że przez ostatnie dwa lata naukowcy firmy pracowali nad przezbrojeniem i napompowaniem maleńkiego organizmu. Główną zaletą drobnoustroju jest jego zdolność do naturalnego łączenia dwóch głównych etapów procesu wytwarzania etanolu, co według firmy może znacznie obniżyć wysokie koszty produkcji etanolu z biomasy celulozowej, takiej jak proso rózgowe, zrębki drzewne i masa papiernicza. Firma prowadzi organizm przez szereg prób, aby zbadać, w jaki sposób system może być zastosowany na skalę przemysłową.

Produkcja etanolu ze źródeł celulozowych to kosztowny, wieloetapowy proces. Surowiec celulozowy jest najpierw poddawany obróbce cieplnej i chemikaliom w celu rozbicia twardych ścian komórkowych materiału. Drogie wytworzone enzymy są następnie dodawane do mieszanki w celu przekształcenia oczyszczonej celulozy w glukozę, która jest następnie poddawana działaniu drożdży, które zamieniają cukry w etanol. W rezultacie naukowcy i kilka firm rozpoczynających działalność opracowuje ulepszone drobnoustroje, które mogą wykonać kilka z tych etapów, dzięki czemu powstałe biopaliwa będą bardziej konkurencyjne w stosunku do paliw kopalnych.

W tym celu Laughlin mówi, że firma opracowała system produkcji etanolu, który obraca się wokół drobnoustroju, który szybko i skutecznie łączy pierwsze dwa etapy konwencjonalnego procesu wytwarzania etanolu. Ma zdolność rozkładania całego materiału roślinnego i wydziela enzymy rozkładające celulozę, która działa bardzo dobrze w roztworze, mówi Laughlin.

Mikrob, na który firma stawia, to: Saccharophagus degradans , bakteria znaleziona na bagnach Zatoki Chesapeake, która zjada martwy materiał roślinny i odpady stałe, rozkładając je na glukozę. W 2003, Steve Hutcheson prof. produkcja etanolu celulozowego. W 2006 roku Hutcheson założył Zymetis, aby zwiększyć wydajność mikroba na skalę komercyjną.

Od tego czasu firma pracuje z odmianami S. degradans , identyfikując zestawy enzymów odpowiedzialnych za rozkład różnych materiałów, od gazet po obumarłe rośliny i odpady stałe. Hutcheson i jego koledzy włączyli pewne geny, aby zwiększyć aktywność tych enzymów, i wyłączyli inne geny, które kontrolują hamujące zachowania drobnoustroju, takie jak te, które każą mu przestać się odżywiać. W rezultacie organizm zmodyfikowany genetycznie wypompowuje znacznie więcej enzymów niż normalnie.

Laughlin i jego koledzy przeprowadzili niedawno próbę z tym organizmem i odkryli, że organizm przeżuwał jedną tonę celulozowego włókna roślinnego, zamieniając miąższ w cukier w ciągu 72 godzin – proces, który normalnie trwa latami na wolności. W tej chwili pracujemy w skali czasowej od 24 do 72 godzin, mówi Laughlin. Przyspieszenie to bardziej kwestia ekonomiczna, ale jakim kosztem? Dlatego pracujemy nad całym szeregiem protokołów przetwarzania w różnych skalach czasowych, aby ustalić optymalny przebieg.

Firma łączy drobnoustrój ze szczepem drożdży, który przekształca cukier w etanol, gdy mikrob rozkłada celulozę. Celem Zymatis jest rozwój jednostek produkcyjnych zdolnych do produkcji około 10 milionów galonów etanolu rocznie – stosunkowo skromna produkcja. Ale Laughlin mówi, że myślenie na mniejszą skalę może prowadzić do bardziej wydajnej, lokalnej produkcji etanolu, i przewiduje współpracę z papierniami i zakładami utylizacji odpadów stałych w celu produkcji etanolu na miejscu.

Jeśli spojrzysz na fabrykę etanolu z kukurydzy, to jest to wielka, masywna fabryka, mówi Laughlin. Wolimy lokalizować mniejsze wydajne elektrownie w sposób rozproszony w lokalizacjach, w których dostępne jest to włókno odpadowe, a dzięki temu uzyskujemy dużą wydajność i możemy szybciej trafiać na rynek i nie musimy hodować włókna . Laughlin mówi, że firma zamierza stworzyć pilotażowy obiekt kolokacyjny z nieujawnionym partnerem do połowy 2010 roku.

Qteros , firma biotechnologiczna z siedzibą w Marlborough, MA, stosuje podobne metody, aby zwiększyć skalę produkcji etanolu celulozowego. Naukowcy opracowują drobnoustrój, który łączy dwa ostatnie etapy produkcji etanolu: przekształcanie celulozy w cukier i przekształcanie cukru w ​​etanol. William Frey, dyrektor generalny Qteros, mówi, że podejście Zymetis jest kluczowym wyzwaniem, jakim jest uczynienie etanolu celulozowego przystępnym cenowo.

Duża część kosztów jest związana z obróbką wstępną, a także z hydrolizą enzymatyczną, mówi Frey. Branża poszukuje technologii, które są ekonomiczne i skalowalne, a rozwiązania mikrobiologiczne mają zdolność zmniejszania liczby kroków i kosztów, a to duży kawałek.

ukryć